Несинусоидальность напряжения
В процессе выработки, преобразования, распределения и потребления электроэнергии имеют место искажения формы синусоидальных токов и напряжений. Источниками искажений являются синхронные генераторы электростанций, силовые трансформаторы, работающие при повышенных значениях магнитной индукции в сердечнике (при повышенном напряжении на их выводах) преобразовательные устройства переменного тока в постоянный и ЭП с нелинейными вольт - амперными характеристиками (или нелинейные нагрузки).
Искажения, создаваемые синхронными генераторами и силовыми трансформаторами, малы и не оказывают существенного влияния на систему электроснабжения и на работу ЭП. Главной причиной искажений являются вентильные преобразователи, электродуговые сталеплавильные и руднотермические печи, установки дуговой и контактной сварки, преобразователи частоты, индукционные печи, ряд электронных технических средств (телевизионные приемники, ПЭВМ), газоразрядные лампы и др. Электронные приемники электроэнергии и газоразрядные лампы создают при своей работе невысокий уровень гармонических искажений на выходе, но общее количество таких ЭП велико.
И
з
курса математики известно, что любую
несинусоидальную функцию
(например,
см. рис.3.3), удовлетворяющую условию
Дирихле можно представить в виде суммы
постоянной величины и бесконечного
ряда синусоидальных величин с
Рис.3.3. Несинусоидальность напряжения
кратными частотами. Такие синусоидальные
___________________________________________составляющие
называются гармоническими составляющими
или гармониками. Синусоидальная
составляющая, период которой равен
периоду несинусоидальной периодической
величины, называется основной или первой
гармоникой. Остальные составляющие
синусоиды с частотами со второй по n-ую
называют высшими гармониками.
Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями :
коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения;
коэффициентом n-ой гармонической составляющей напряжения.
Коэффициент
искажения синусоидальности кривой
напряжения
определяется
по выражению, % ; (3.7)
г
де
–
действующее значение n-ой
гармонической составляющей напряжения,
В;
n
– порядок гармонической составляющей
напряжения,
N
– порядок последней из учитываемых
гармонических составляющих напряжения,
стандартом устанавливается N
=40;
–
действующее значение напряжения основной
частоты, В.
Допускается определять по выражению, %; (3.8)
где
–
номинальное напряжение сети, В.
Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения равен, % (3.9)
Допускается
вычислять
по выражению, %; (3.10)
Для вычисления необходимо определить уровень напряжения отдельных гармоник, генерируемых нелинейной нагрузкой.
Фазное напряжение гармоники в расчетной точке сети находят из выражения : (3.11)
г
де
–
действующее значение фазного тока n
- ой гармоники;
–
напряжение
нелинейной нагрузки
(если
расчетная точка совпадает с точкой
присоединения нелинейной нагрузки
,
то
=
);
– номинальное напряжение сети;
–
мощность
короткого замыкания в точке присоединения
нелинейной нагрузки.
Для расчета необходимо предварительно определить ток соответствующей гармоники, который зависит не только от электрических параметров, но и от вида нелинейной нагрузки.
Нормально допустимые и предельно допустимые значения в точке общего присоединения к электрическим сетям с разным номинальным напряжением приведены в таблице 3.1 .
Таблица 3.1
Значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения
Нормально допустимые значения при , кВ |
Предельно допустимые значения при , кВ |
||||||
0,38 |
6 –20 |
35 |
110–330 |
0,38 |
6 –20 |
35 |
110–330 |
8,0 |
5,0 |
4,0 |
2,0 |
12,0 |
8,0 |
6,0 |
3,0 |